脱碳对55SiCr弹簧钢感应热处理后表面组织和硬度的影响.pdf

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1、第24卷增刊矿冶Vo1．24，Suppl2015年I1月MININC＆METALLURGYN0vember2015文章编号：1005-7854l2015)SO-O113-05脱碳对55SiCr弹簧钢感应热处理后表面组织和硬度的影响柳洋波张玮佟倩孙齐松刘奋勇(1．首钢技术研究院，北京100043；2．北京铁科首钢轨道技术股份有限公司，北京102206)摘要：55SiCr弹簧钢通过预热处理，获得了不同形态的表面脱碳。利用高频感应淬火线和回火炉研究了表面脱碳对感应热处理后以及回火后的组织和硬度的影响。结果表明，试样表面出现全脱碳时，在淬火时不能转变为马氏体，淬火、回火后的硬度均在150—300H

2、V之间，因此要避免产生全脱碳。试样表面出现部分脱碳，在淬火过程中转变为板条马氏体，其硬度较低，在后续回火过程中，该马氏体不变化，造成其硬度和基体差距减小。关键词：55SiCr；表面脱碳；感应热处理；组织；硬度中图分类号：TG142．7文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005-7854．2015．z1．02655SiCr是应用于汽车悬架弹簧的高档用钢。利用马弗炉将试样预热处理以得到不同脱碳层Gildersleeve¨的研究结果表明，疲劳强度随着表面深度和形貌。预热处理工艺如图1所示，1050oC和碳含量的降低而降低。感应淬火作为一种被广泛采850℃保温30min，然后分别

3、将其空冷和炉冷。用的热处理方法，具有启动快、加热速度快、氧化烧损少、生产效率高，便于控制、易于实现自动化，减少设备占地面积，工作环境安静、安全、洁净，维护简单等诸多优点，符合当前生产企业节能降耗、清洁生产芝及保护环境的发展方向。对于弹簧钢，感应加热工艺具备基本不发生脱碳和细化晶粒的特点使其粗规格在油淬火回火钢丝的制作过程中广泛应用。由于感应加热速度快、时间短，因此在加热过程／中基本不发生脱碳。但是热轧盘条表面的脱碳不可时I司／rain避免。脱碳层对感应热处理后表面组织和硬度的影图1预处理工艺控制图响尚缺乏相关的研究。因此本文重点研究全脱碳以及部分脱碳时感应淬火及回火后表面组织和硬度的利用北

4、京铁科首钢轨道技术有限公司的高频感演化规律。应淬火线，将试样感应加热到1020～1030℃，油淬。整个过程大约持续15S。然后将淬火试样在1试验材料及方法470℃回火1h。为了研究感应淬火对脱碳的影响，试验所用弹簧钢55SiCr的主要成分为(％)：C有一个试样感应加热后空冷。为方便表述，处理后0．53、Si1．51、Mn0．69、Cr0．7、Fe余。样品经车削试样的编号如表1所示。将试样从中间切开制成金加工，去除表面氧化和脱碳层，制成qbl4mm×100相试样，4％硝酸酒精侵蚀。按照GB／T224-2008mm的圆棒。《钢的脱碳层深度测定法》在最深的均匀脱碳区的一个显微视场内随机进行5次测

5、量，取其平均值作作者简介：柳洋波，博士，高级工程师，主要从事特殊钢品种开为脱碳层深度。利用显微硬度计测量脱碳层及基体发及工艺研究．的硬度。·116·矿冶>}i趣隧蝌>}i越距表面距离mm距表面距离／Bin>毛毯>趣姑>H，蝌距表面距离／lun距表面距离，“m()试样I(Q)；(b)试样II(Q)；(c)试样Ⅲ(Q)；(d)试样Ⅳ(QT)图6淬火后试样表面的硬度分布>距表面距离／Bin距表面距离，“mfd)>／一全蚕‘脱尸／-部，脱分．一-／-碳区距表面距离／gm距表面距离m()试样I(QT)；(b)试样lI(QT)；(c)试样Ⅲ(QT)；(d)试样Ⅳ(QT)图7回火后试样表面的硬度分布预热

6、处理过程产生不同脱碳的机制在我们以前产生全脱碳和部分脱碳，碳含量分布如图8所示的文章有详细的讨论剐，本文不做重点介绍。。当对于55SICr在全脱碳区域碳含量小于0．02％，在部柳洋波等：脱碳对55SiCr弹簧钢感应热处理后表面组织和硬度的影响分脱碳区域碳含量随距表面距离增加而增加，碳含样二者的偏差大。其中可能的原因是，空冷试样的量范围为0．28％～0．53％。冷速较大，在相变的过程中，出现伪共析，因此从金相判定脱碳层深时较浅。碳在全脱碳区，回火后的硬度较淬火时低。其中浓度的原因是回火时在淬火过程中的位错对消。部分脱c0碳区开始的硬度值为300HV左右，这和淬火后的0．85部分脱碳开始的硬度

7、相当。这是由于淬火时低碳马C氏体发生了自回火，而在其后的回火过程中变化不大。对比硬度分布的拐点和部分脱碳区深度，可以发现硬度的拐点和部分脱碳区对应较好。这说明利用金相组织判定脱碳层深度和淬火回火后的硬度值有较好的对应关系。C距离4结论图8全脱碳时碳含量分布示意图1)试样表面出现全脱碳，其在淬火时不能转变由于感应加热的时间很短，脱碳并不明显，但造为马氏体，淬火、回火后的硬度均在150～300HV，成了表面12m左右的氧化铁